KR20100003305A - Evaporation apparatus, method of evaporation and process for producing methacrolein or (meth)acrylic acid - Google Patents
Evaporation apparatus, method of evaporation and process for producing methacrolein or (meth)acrylic acid Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100003305A KR20100003305A KR1020097024843A KR20097024843A KR20100003305A KR 20100003305 A KR20100003305 A KR 20100003305A KR 1020097024843 A KR1020097024843 A KR 1020097024843A KR 20097024843 A KR20097024843 A KR 20097024843A KR 20100003305 A KR20100003305 A KR 20100003305A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- raw material
- liquid raw
- pipe
- evaporation
- evaporator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/14—Evaporating with heated gases or vapours or liquids in contact with the liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
- B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
- B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
- B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
- B01B1/08—Boiling apparatus provided with reflux condenser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
- B01D3/148—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step in combination with at least one evaporator
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
- C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
- C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
- C07C45/38—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C47/00—Compounds having —CHO groups
- C07C47/20—Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C47/21—Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon double bonds as unsaturation
- C07C47/22—Acryaldehyde; Methacryaldehyde
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/23—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups
- C07C51/235—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups of —CHO groups or primary alcohol groups
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 발열을 수반하는 기상(氣相) 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 증발시키는 증발기 및 증발 방법, 및 상기 증발 방법을 이용한 메타크롤레인 또는 (메트)아크릴산의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention provides an evaporator and an evaporation method for evaporating a part of a liquid raw material containing two or more components used in a gas phase contact reaction involving exothermic heat, and methacrolein or (meth) acrylic acid using the evaporation method. It relates to a method for producing.
본원은 2007년 5월 15일에 일본국 특허청에 출원된 특허출원 제2007-129038호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다. This application claims priority based on patent application No. 2007-129038 for which it applied to Japan Patent Office on May 15, 2007, and uses the content here.
석유 화학 분야에서는 유기 화합물과 산소를 기상 접촉 반응에 의해 반응시켜 유용한 화합물을 생산하고 있다. 상기 기상 접촉 반응은, 일반적으로 피산화 원료인 유기 화합물 및 산소를 포함하는 원료 가스를 기상 접촉 반응기에 공급함으로써 실시된다. 기상 접촉 반응의 반응기로는 촉매층의 유지 방법 등에 따라 여러 가지의 형식이 있지만, 촉매층이 형성된 반응관을 갖춘 관형 반응기가 일반적으로 잘 알려져 있다. In the petrochemical field, organic compounds and oxygen are reacted by gas phase contact reactions to produce useful compounds. The gas phase contact reaction is generally carried out by supplying a source gas containing an organic compound and oxygen as a raw material for oxidation to a gas phase contact reactor. There are various types of reactors for the gas phase contact reaction, depending on the method of maintaining the catalyst layer, but a tubular reactor having a reaction tube in which the catalyst layer is formed is generally well known.
기상 접촉 반응의 반응기에 공급되는 원료 가스는 보통 피산화 원료인 유기 화합물을 포함하는 액체(액체 원료)를 증발시키는 증발기로부터 공급된다. 증발기로서는, 액체를 유지하는 관체(罐體)와 당해 관체 내의 액체에 열매체를 통해서 열량을 공급하는 가열 장치로 구성되는 증발관 방식의 증발기가 일반적이고, 예컨대 상기 관체에 다관식 열교환기를 접속하여 당해 다관식 열교환기로써 액체를 가열하는 다관식 가열 방식, 상기 관체의 외측에 가열용 외투(外套)를 설치하여 관체를 가열하는 외투 부관 방식, 상기 관체의 외측에 트레이스 배관을 설치하여 관체를 가열하는 트레이스 배관 방식 등이 있다(예컨대 비특허 문헌 1 참조). The raw material gas supplied to the reactor of the gas phase contact reaction is supplied from an evaporator for evaporating a liquid (liquid raw material) containing an organic compound which is usually a raw material to be converted. As an evaporator, the evaporator of the evaporator tube system which consists of a tube body which hold | maintains a liquid, and a heating apparatus which supplies a calorific value to the liquid in this tube body through a heat medium is common, For example, it connects a multi-tubular heat exchanger to the said tube body, A multi-pipe heating method for heating a liquid with a multi-tube heat exchanger, a coat sub-pipe system for heating a pipe by installing a heating coat on the outside of the pipe, and heating the pipe by installing a trace pipe on the outside of the pipe. Trace piping system etc. (for example, refer nonpatent literature 1).
일반적으로, 기상 접촉 반응에 있어서는 알맞은 촉매를 선정하고, 반응에 공급되는 화학 성분의 조성이나 반응 온도, 압력이라는 반응 조건의 최적치를 선택하여 양호한 반응 성적을 얻고 있다. 그런데, 원료 가스의 공급량이나 가스 조성에 변동이 생기면 그 반응 조건이 최적 조건으로부터 어긋나, 반응 성적이 악화되어 버린다. In general, in the gas phase contact reaction, an appropriate catalyst is selected, and an optimum value of the reaction conditions such as the composition of the chemical component supplied to the reaction, the reaction temperature, and the pressure is selected to obtain good reaction results. By the way, when a fluctuation | variation arises in the supply amount of gas and gas composition, the reaction conditions will shift | deviate from optimal conditions, and reaction performance will worsen.
특히, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응의 경우, 반응열의 변동은 즉시 반응 온도에 영향을 준다. 그 때문에, 반응 조건은 상기 최적 조건으로부터 어긋나서 반응 성적은 악화된다. 또한, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응을 상기 관형 반응기로 실시하는 경우에는, 반응관 내에서의 발열량을 반응관 외의 열매체에 의해 제열하는 것에 의해 반응의 열 밸런스를 유지하지만, 상기와 같은 반응 조건의 변동이 일어나면, 그 열 밸런스가 무너져 열량이 지수 함수적으로 촉매층에 축적되고, 이것에 의해 반응 온도가 더욱 상승하여 발열량이 증대한다. 이와 같이 반응열의 변동에 의해 기상 접촉 반응은 이른바 폭주 반응이 되어, 촉매의 타서 눌어붙음이나, 극단적일 때에는 반응관의 파손에까지 달할 우려가 있다. In particular, in the case of gas phase contact reactions involving exotherm, fluctuations in the heat of reaction immediately affect the reaction temperature. Therefore, reaction conditions deviate from the said optimal conditions, and reaction performance worsens. In addition, in the case where the gas phase contact reaction with exothermic heat is carried out in the tubular reactor, the heat balance of the reaction is maintained by removing the amount of heat generated in the reaction tube by a heat medium other than the reaction tube, but the reaction conditions as described above. When the fluctuation occurs, the heat balance collapses, and the heat amount accumulates exponentially in the catalyst layer. As a result, the reaction temperature further increases, and the calorific value increases. In this way, the gas phase contact reaction becomes a so-called runaway reaction due to the change in the reaction heat, which may lead to burning of the catalyst and breakage of the reaction tube in extreme cases.
기상 접촉 반응을 상기 관형 반응기에서 실시하는 경우, 상기 관형 반응기의 반응관 내를 원료 가스가 통과하는 시간(체재 시간)은 0.1초 정도부터 수초 정도가 일반적이다. 따라서, 기상 접촉 반응에 있어서 문제가 되는 원료 가스의 공급량 변동은 이 체재 시간의 1/10로부터 수십배 정도의 짧은 주기에서의 혼란이 대상이 된다. 그 때문에, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응을 안정하게 실시하기 위해서는 상술한 체재 시간 전후의 단주기에서의 원료 가스의 공급량이나 가스 조성의 변동을 억제하는 것이 중요하게 된다. When the gas phase contact reaction is carried out in the tubular reactor, the time (stay time) for the raw material gas to pass through the reaction tube of the tubular reactor is generally about 0.1 second to several seconds. Therefore, the fluctuation of the supply amount of the source gas which becomes a problem in the gas phase contact reaction is a short period of several tens of times from this stay time. Therefore, in order to stably perform the gas phase contact reaction accompanying heat generation, it is important to suppress fluctuations in the supply amount of the source gas and the gas composition in the short cycle before and after the above-mentioned stay time.
상기 증발관 방식의 증발기로부터의 상기 반응기에의 원료 가스의 공급량의 변동의 억제는, 액체 원료의 실질 전량을 증발시키는 경우에는, 관체로의 액체 원료의 공급량의 변동 및 열매체로부터 공급되는 열량의 변동을 억제하는 것에 의해 달성할 수 있다. 액체 원료의 공급량 및 공급되는 열량은 공지된 방법으로 제어할 수 있고, 예컨대 열매체의 온도와 유량을 제어 하는 것으로 열량을 제어하는 것이 가능하다. The suppression of the fluctuation of the supply amount of the raw material gas from the evaporator of the evaporator tube system to the fluctuation of the supply amount of the liquid raw material to the tube and the fluctuation of the heat amount supplied from the heat medium when evaporating the actual whole amount of the liquid raw material. It can achieve by suppressing. The supply amount of the liquid raw material and the amount of heat supplied can be controlled by a known method, and for example, it is possible to control the amount of heat by controlling the temperature and the flow rate of the heat medium.
그러나, 액체 원료 중에, 증발시켜 상기 반응기로 공급되는 성분이 2종 이상 포함되는 경우, 그들 성분의 휘발도는 보통 다르기 때문에, 그 액체 원료의 일부를 증발시키는(일부를 증발시키지 않는다) 경우에는 증기의 조성 변동이 일어나기 쉽다. 그 중에서도, 액체 원료 중에 포함되는 성분 중, 증발시켜 반응기에 공급하는 성분과 증발시키지 않고서 남기는 성분(불순물 등) 사이에 휘발도의 큰 차이가 있 는 경우는, 액 조성과 가스 조성이 대폭 다르고, 외부 혼란이 들어가면 그 가스 조성은 대폭 변동한다. However, when two or more kinds of components are evaporated and supplied to the reactor by evaporation, the volatilities of those components are usually different. Therefore, when a part of the liquid raw materials is evaporated (not partially evaporated), the vapor It is easy to change the composition of. Among them, when there is a large difference in volatility between the components contained in the liquid raw material and the components to be evaporated and supplied to the reactor and the components left without evaporation (such as impurities), the liquid composition and the gas composition differ greatly. The gas composition fluctuates greatly when external confusion enters.
그 때문에, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를, 상기 체재 시간 전후의 단주기에서 기상 접촉 반응의 반응기로의 공급량이나 조성의 변동이 생기지 않도록, 안정하게 증발시킬 수 있는 증발기 및 증발 방법이 요청되고 있다. Therefore, the part of the liquid raw material containing 2 or more types of components used for the gas phase contact reaction with exothermic reaction does not produce fluctuation of the supply amount or composition of a gas phase contact reaction to the reactor in the short period before and behind the said stay time, There is a need for an evaporator and evaporation method capable of stably evaporating.
비특허 문헌 1: 프로세스 설계 개론, p.63 내지 72, 화학 공학 협회, 1973년 8월 발행Non Patent Literature 1: Introduction to Process Design, pp. 63-72, Institute of Chemical Engineering, August 1973
발명의 개시Disclosure of Invention
발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention
본 발명은 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 안정하게 증발시킬 수 있는 증발기 및 증발 방법, 및 상기 증발 방법을 이용한 메타크롤레인 또는 (메트)아크릴산의 제조 방법의 제공을 과제로 한다. The present invention provides an evaporator and an evaporation method capable of stably evaporating a part of a liquid raw material containing two or more components used in a gas phase contact reaction involving exotherm, and methacrolein or (meth) acrylic acid using the evaporation method. The object of this invention is to provide a manufacturing method.
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
상기 과제를 해결하는 본 발명은 이하의 태양을 갖는다. This invention which solves the said subject has the following aspects.
[1] 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 증발시켜 상기 기상 접촉 반응의 반응기에 공급하는 증발기로서, 정 상부(頂上部)에 증기 취출구를 갖는 관체를 구비하며, 상기 액체 원료를 상기 관체의 내부 및/또는 외부에서 가열하여 증발시키는 증발부, 상기 증기 취출구에 탑저(塔底)가 접속된 선반단(棚段; 붕단) 및/또는 충전물을 포함하는 탑으로 구성되는 탑부, 상기 탑부의 중간부 이상의 위치에 상기 액체 원료를 공급하는 액체 공급관, 상기 탑부의 정상부로부터 증기를 도출하여 상기 기상 접촉 반응의 반응기에 공급하는 증기 도출관, 및 상기 관체 내의 액체 원료를 배출하는 액체 배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 증발기. [1] An evaporator for evaporating a part of a liquid raw material containing two or more components used in a gas phase contact reaction with exothermic heat and supplying it to the reactor for the gas phase contact reaction, having a vapor outlet at the top And an evaporation unit for heating and evaporating the liquid raw material inside and / or outside of the pipe body, a shelf end connected to a vapor outlet, and / or a packing material. A tower portion comprising a tower, a liquid supply pipe for supplying the liquid raw material to a position above the middle portion of the tower portion, a vapor derivation tube for extracting steam from the top of the column portion and supplying it to the reactor for the gas phase contact reaction, and the tube body And a liquid discharge pipe for discharging the liquid raw material therein.
[2] 상기 탑부가, 선반단수가 1 내지 10단인 선반단탑(棚段塔) 또는 0.5 내지 5단의 이론 단수에 상당하는 충전 길이의 충전탑으로 구성되는 [1]에 기재된 증발기. [2] The evaporator according to [1], wherein the tower portion is constituted by a shelf stage having a shelf stage of 1 to 10 stages or a packed column having a packed length corresponding to a theoretical stage of 0.5 to 5 stages.
[3] 상기 관체 내에 열매체를 직접 취입하는 열매체 취입관을 구비한 [1] 또는 [2]에 기재된 증발기. [3] The evaporator according to [1] or [2], which is provided with a heat medium blowing pipe for directly injecting a heat medium into the pipe.
[4] 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 증발시키는 증발 방법으로서, 상기 액체 원료를 [1] 내지 [3]의 어느 1항에 기재된 증발기에 공급하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 증발 방법. [4] An evaporation method for evaporating a part of a liquid raw material containing two or more components used in a gas phase contact reaction with exothermic heat, wherein the liquid raw material is subjected to the evaporator according to any one of [1] to [3]. Evaporation method characterized by having the process of supplying.
[5] 상기 기상 접촉 반응에 사용되는 성분 또는 그 증기를 상기 열매체로서 상기 관체 내에 직접 취입하는 공정을 갖는 [4]에 기재된 증발 방법. [5] The evaporation method according to [4], which has a step of directly blowing the component or vapor thereof used in the gas phase contact reaction into the tube as the heat medium.
[6] 상기 액체 원료와 상기 관체 내에 직접 취입되는 열매체를 합친 전체 성분 중, 증발시키지 않는 실질적인 농도를 갖는 성분 중 가장 휘발도가 높은 성분의 휘발도 kl과, 증발시키는 실질적인 농도를 갖는 성분 중 가장 휘발도가 낮은 성분의 휘발도 km과의 비(kl/km)가 1.5 이상인 [5]에 기재된 증발 방법. [6] Among all the components in which the liquid raw material and the heat medium directly blown into the tube are combined, the volatilization k l of the highest volatility component among the components having a substantial concentration that does not evaporate, and among the components having a substantial concentration to evaporate. The evaporation method as described in [5] whose ratio (k l / k m ) with the volatilization k m of the lowest volatile component is 1.5 or more.
[7] 상기 액체 원료로서 제3급 뷰틸알콜 또는 (메트)아크롤레인을 함유하는 것을 이용하고, 상기 열매체로서 수증기를 이용하는 [5] 또는 [6]에 기재된 증발 방법. [7] The evaporation method according to [5] or [6], wherein the liquid raw material contains a tertiary butyl alcohol or (meth) acrolein and uses water vapor as the heat medium.
[8] [4] 내지 [7]의 어느 1항에 기재된 증발 방법에 의해 제3급 뷰틸알콜 또는 (메트)아크롤레인을 함유하는 액체 원료를 증발시키는 공정을 포함하는 메타크롤레인 또는 (메트)아크릴산의 제조 방법. [8] Methacrolein or (meth) acrylic acid comprising the step of evaporating a liquid raw material containing tert-butyl alcohol or (meth) acrolein by the evaporation method according to any one of [4] to [7]. Method of preparation.
발명의 효과Effects of the Invention
본 발명의 증발기 및 증발 방법에 의하면, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 안정하게 증발시킬 수 있다. According to the evaporator and the evaporation method of the present invention, a part of the liquid raw material containing two or more components used in the gas phase contact reaction with heat generation can be stably evaporated.
본 발명의 증발 방법은 메타크롤레인 또는 (메트)아크릴산의 제조 방법에 적합하게 사용된다. The evaporation method of the present invention is suitably used for the method for producing methacrolein or (meth) acrylic acid.
도 1은 증발부의 하나의 실시 형태(다관식 열교환기 방식)를 나타내는 개략적인 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows one Embodiment (multi-tubular heat exchanger system) of an evaporation part.
도 2는 증발부의 하나의 실시 형태(외투 방식)를 나타내는 개략적인 구성도이다. It is a schematic block diagram which shows one Embodiment (coat type) of an evaporation part.
도 3은 증발부의 하나의 실시 형태(트레이스 배관 방식)를 나타내는 개략적인 구성도이다. It is a schematic block diagram which shows one Embodiment (trace piping system) of an evaporation part.
도 4는 증발기의 하나의 실시 형태(선반단탑식)를 나타내는 개략적인 구성도이다. It is a schematic block diagram which shows one Embodiment (shelf column type) of an evaporator.
도 5는 증발기의 하나의 실시 형태(충전탑식)를 나타내는 개략적인 구성도이다. Fig. 5 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the evaporator (charge tower type).
부호의 설명Explanation of the sign
11…증발부, 12…관체11...
12a…증기 취출구, 12b…액체 취출부12a... Steam outlet, 12b ... Liquid outlet
13…액체 배출관, 14…다관식 열교환기13... Liquid discharge pipe, 14... Shell and tube heat exchanger
15…배관, 16…배관15... Tubing, 16... pipe
17…펌프, 18…열매체 공급관 17... Pump, 18... Heating medium supply pipe
19…열매체 배출관, 21…증발부 19... Heating medium discharge pipe, 21... Evaporator
22…외투, 23…열매체 공급관 22... Coat, 23... Heating medium supply pipe
24…열매체 배출관, 31…증발부24... Heating medium discharge pipe, 31... Evaporator
32…트레이스 배관, 33…열매체 공급관 32... Trace piping, 33... Heating medium supply pipe
34…열매체 배출관, 41…증발기 34... Heating medium discharge pipe, 41... evaporator
42…증발부, 43…선반단탑42...
44…증기 도출관, 45…열매체 취입관 44... Steam duct, 45... Heat medium blowing pipe
46…액체 공급관, 47…액체 공급관 46... Liquid supply pipe, 47... Liquid supply pipe
51…증발기, 52…충전탑 51... Evaporator, 52... Charging tower
53…액체 공급관53... Liquid supply pipe
발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention
<증발기> <Evaporator>
본 발명의 증발기는 정상부에 증기 취출구를 갖는 관체를 구비한 증발부와, 상기 관체의 증기 취출구에 탑저가 접속된 탑부와, 상기 탑부의 중간부 이상의 위치에 접속된 액체 공급관과, 탑부의 정상부에 접속된 증기 도출관과, 관체에 접속된 액체 배출관을 구비한다. The evaporator of the present invention includes an evaporator having a pipe having a vapor outlet at the top, a tower having a bottom connected to the vapor outlet of the pipe, a liquid supply pipe connected to a position at or above the middle of the tower, and a top of the tower. A connected steam outlet pipe and a liquid discharge pipe connected to the pipe are provided.
이러한 증발기에서, 액체 공급관으로부터 액체 원료를 공급하면, 당해 액체 원료는 우선 탑부의 중간부 이상의 위치에 도입되어 탑부 내를 유하(流下)하고, 탑부의 저부(底部)에서 증기 취출구를 통하여 관체에 도입된다. 그리고, 관체에서 가열 기구에 의해 상기 액체 원료의 일부가 증발하는 데 필요한 열량을 열매체를 통해서 공급받아 증발된다. 그리고, 관체 내의 증기는 증기 취출구을 통하여 탑부로 이동하고, 탑부 내를 상승하여 그 정상부에 접속된 증기 도출관으로부터 도출되어, 기상 접촉 반응의 반응기에 공급된다. 또한, 액체 원료 중, 증발시키지 않고 남긴 성분은 액체 배출관으로부터 증발기 밖으로 배출된다. 여기서 증발부란, 관체와 가열 기구를 합친 부분을 의미하며, 탑부를 포함하지 않는다. In such an evaporator, when a liquid raw material is supplied from a liquid supply pipe, the liquid raw material is first introduced into a position above the middle portion of the column portion and flows down into the column portion, and is introduced into the tubular body through the steam outlet at the bottom of the column portion. do. Then, the heating mechanism in the pipe receives the amount of heat required to evaporate a portion of the liquid raw material through the heat medium and evaporates. The steam in the tube moves to the tower through the steam outlet, rises up in the tower, and is led from the steam outlet pipe connected to the top, and is supplied to the reactor for gas phase contact reaction. In addition, in the liquid raw material, components left without evaporation are discharged out of the evaporator from the liquid discharge pipe. An evaporation part means here the part which combined the tube body and a heating mechanism, and does not contain a tower part.
증발부는 정상부에 증기 취출구를 갖고 저부에 액체 취출부를 갖는 관체와, 상기 관체 내에 존재하는 액체에 열매체를 통해서 열량을 공급하는 가열 기구를 구비한다. 또한, 상기 액체 취출부에는 액체 배출관이 접속된다. The evaporation section includes a tube body having a steam outlet at the top and a liquid outlet at the bottom, and a heating mechanism for supplying heat to the liquid present in the tube through the heat medium. In addition, a liquid discharge pipe is connected to the liquid discharge portion.
가열 기구로서는 원료 액체를 관체의 내부 및/또는 외부에서 가열하여 증발시키는 기구인 것이 이용될 수 있다. 이러한 내부 가열형 또는 외부 가열형의 가열 기구로서는 종래의 증발관 방식에 사용되고 있는 것과 같은 것을 이용할 수 있다. 외부 가열형으로서는 다관식 열교환기를 들 수 있고, 내부 가열형으로서는 외투(外套), 트레이스 배관 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 처리할 수 있는 액체 원료의 양이 많은 것으로 인해 다관식 열교환기가 바람직하다. As a heating mechanism, what is a mechanism which heats and evaporates a raw material liquid in the inside and / or outside of a tubular body can be used. As a heating mechanism of such an internal heating type or an external heating type, one similar to that used in the conventional evaporation tube system can be used. As an external heating type | mold, a multi-tubular heat exchanger is mentioned, As an internal heating type | mold, an outer coat, a trace piping, etc. are mentioned. Among these, a multi-tube heat exchanger is preferable because of the large amount of liquid raw material that can be treated.
가열 기구로서 다관식 열교환기를 이용하는 증발부로서는, 관체와, 열교환기가 관체의 액체 취출부로부터 액체 원료를 도출하여 열교환기로 보내는 배관과, 열교환기로 가열된 액체 원료 및 그 증기를 관체 내에 도입하는 배관이 접속된 것을 들 수 있다. 이러한 증발부로서는, 열교환기와 관체의 사이에 펌프를 설치하지 않는 써머싸이폰(Thermosyphon) 방식과, 열교환기와 관체의 사이에 펌프를 설치하는 강제 순환 방식이 있다. 액체 원료에 공급하는 열량의 안정성의 관점에서 강제 순환 방식이 바람직하다. As an evaporation unit using a multi-tubular heat exchanger as a heating mechanism, a pipe body, a pipe through which the heat exchanger derives a liquid raw material from the liquid extracting part of the pipe and sends it to the heat exchanger, and a pipe which introduces the liquid raw material heated by the heat exchanger and the vapor into the pipe body The connected thing is mentioned. As such an evaporation unit, there are a thermosyphon system in which a pump is not provided between the heat exchanger and the tube, and a forced circulation system in which a pump is provided between the heat exchanger and the tube. A forced circulation system is preferable from the viewpoint of the stability of the amount of heat supplied to the liquid raw material.
상기 이외의 가열 기구로서, 관체 내에 직접 열매체를 취입하는 열매체 취입관을 들 수 있다. 열매체 취입관을 설치하는 것에 의해 열매체로서 상기 기상 접촉 반응에 사용되는 성분 또는 그 증기를 이용하는 경우에, 상기 열매체를 직접 관체 내의 액체 원료로 취입할 수 있다. As a heating mechanism of that excepting the above, the heat medium blowing pipe which blows a heat medium directly in a pipe body is mentioned. By providing a heat medium blowing pipe, when using the component used for the said gas phase contact reaction as a heat medium or its vapor | steam, the said heat medium can be blown directly into the liquid raw material in a pipe body.
이들 가열 기구는 어느 1종을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. These heating mechanisms may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
도 1 내지 3에 각각 본 발명에서 사용되는 액체 배출관이 접속된 증발부의 하나의 실시 형태를 나타낸다. 1 to 3 each show one embodiment of the evaporation section to which the liquid discharge pipe used in the present invention is connected.
도 1은 관식의 열교환기를 구비한 증발부(11)의 개략 구성도이다. 증발부(11)에 있어서, 관체(12)는 그 정상부에 증기 취출구(12a)를 갖고, 저부에 액체 취출부(12b)를 갖고 있다. 액체 취출부(12b)에는 액체 배출관(13)이 접속되어 있고, 관체(12) 내의 액체 원료 중 증발시키지 않는 성분을 계밖으로 배출할 수 있게 되어 있다. 1 is a schematic configuration diagram of an
관체(12)에는 가열 기구로서 다관식 열교환기(14)를 구비한 가열 기구가 부착되어 있다. 상기 가열 기구는 열교환기(14)와, 그 일단이 액체 배출관(13)에 접속되고 다른 단이 열교환기(14)의 입구에 접속된 배관(15)과, 그 일단이 열교환기(14)의 출구에 접속되고 다른 단이 관체(12)의 몸통부에 접속된 배관(16)과, 열매체를 공급하는 열매체 공급관(18)과, 열매체를 배출하는 열매체 배출관(19)으로 구성된다. The
배관(15) 상에는 펌프(17)가 설치되어 있고, 관체(12) 내의 액체 원료를 관체(12)로부터 액체 배출관(13), 배관(15), 열교환기(14), 배관(16)을 지나서 관체(12)로 강제 순환할 수 있게 되어 있다. 한편, 증발부(11)가 써머싸이폰 방식인 경우, 펌프(17)는 설치되어 있지 않아도 좋다. A
열매체 공급관(18)과 열매체 배출관(19)은 각각 열교환기(14)에 접속되어 있고, 열교환기(14)에서 액체 원료로 열매체를 통해 증발에 필요한 열량을 공급할 수 있게 되어 있다. 열매체 공급관(18)에는 액체 원료 공급량을 조절하는 조절 밸브가 설치되어 있어도 좋다. The heat
도 2는 가열 기구로서 외투를 구비한 증발부(21)의 개략적인 구성도이다. 한편, 도 2 내지 3에 있어서, 도 1에 나타낸 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 2 is a schematic configuration diagram of an
증발부(21)는 가열 기구로서, 외투(22)와, 당해 외투(22)에 열매체를 공급하는 열매체 공급관(23)과, 외투(22) 내의 열매체를 배출하는 열매체 배출관(24)으로 구성된다. The
외투(22)는 관체(12)의 외부에 부착되어 있고, 열매체를 통해서 관체(12)를 가열함으로써 관체(12) 내에 수용되어 있는 액체 원료에 증발에 필요한 열량을 공급할 수 있게 되어 있다. The
도 3은 가열 기구로서, 트레이스 배관을 구비한 증발부(31)의 개략적인 구성도이다. 증발부(31)는 가열 기구로서, 트레이스 배관(32)과, 트레이스 배관(32)에 열매체를 공급하는 열매체 공급관(33)과, 트레이스 배관(32)내의 열매체를 배출하는 열매체 배출관(34)으로 구성된다. 3 is a schematic configuration diagram of an
트레이스 배관(32)은 관체(12)의 외부에 부착되어 있고, 열매체를 통해서 관체(12)를 가열함으로써 관체(12) 내에 수용되어 있는 액체 원료에 증발에 필요한 열량을 공급할 수 있게 되어 있다. The
관체(12)의 증기 취출구(12a)에 탑저가 접속되는 탑부는 선반단 및/또는 충전물을 포함하는 탑으로 구성된다. 선반단을 포함하는 탑은 선반단탑, 충전물을 포함하는 탑은 충전탑이라고 불린다. 탑부는 선반단 및 충전물의 양쪽을 포함하는 것이어도 좋다. The tower part to which the tower bottom is connected to the
선반단탑, 충전탑으로서는, 일반적으로 정제, 증류 등에 사용되고 있는 선반단탑, 충전탑과 같은 구성인 것이 좋다. As the shelf column and the packed column, it is preferable to have the same structure as the shelf column and the packed column which are generally used for purification and distillation.
선반단탑에 사용하는 선반단으로서는, 둑(Bank)을 갖는 시브 트레이(Sieve Tray), 둑이 없는 시브 트레이, 터보 그리드 등을 들 수 있다. 이들 트레이는, 취급하는 액체 원료의 성상에 대응하여 적절히 선택하면 바람직하다. 예컨대, 액체 원료가 중합용이성 물질을 함유하는 경우 둑이 없는 시브 트레이가 바람직하다. 한편, 중합용이성 물질이란, 중합성 작용기(예컨대 바이닐기 등)를 갖는 화합물이다. Examples of the shelf steps used in the shelf tower include a sieve tray having a bank, a sieve tray without a bank, a turbo grid, and the like. It is preferable to select these trays suitably according to the property of the liquid raw material to handle. For example, a sheave tray without a weir is preferable when the liquid raw material contains a polymerizable substance. On the other hand, a polymerizable substance is a compound which has a polymerizable functional group (for example, vinyl group etc.).
충전탑에 사용하는 충전물로서는, 흡수탑이나 증류탑에 사용되는 불규칙 충전물, 또는 규칙 충전물을 들 수 있다. 이들 충전물은, 취급하는 액체 원료의 성상에 대응하여 적절히 선택하면 바람직하다. 예컨대, 액체 원료가 중합용이성 물질인 경우 규칙 충전물이 적절하다. As a packing material used for a packed column, the irregular packing used for an absorption tower or a distillation column, or a regular packing is mentioned. It is preferable to select these fillers suitably according to the property of the liquid raw material to handle. For example, regular fillers are suitable when the liquid raw material is a polymerisable material.
탑부는 탑부 내부에서의 액체 체류량이 적은 구조인 것이 바람직하다. 이러한 구조의 탑부로서는 선반 단수가 1 내지 10단인 선반단탑 또는 0.5 내지 5단의 이론단수에 상당하는 충전 길이의 충전탑으로 구성되는 탑부를 들 수 있다. It is preferable that the top part has a structure with a small amount of liquid retention inside the top part. As a tower part of such a structure, the tower part comprised from the shelf tower | column of 1-10 stages or the packed column of the filling length corresponding to the theoretical stage of 0.5-5 stages is mentioned.
여기서, 충전탑에서의 충전 길이란 탑부 내에서 충전물이 충전되어 있는 부분(충전부)의 높이이며, 충전부가 복수 존재하는 경우는 각 충전부의 높이의 합계이다. Here, the charging length in a packed column is the height of the part (charge part) in which the packing material is filled in the tower part, and when there exist multiple charge parts, it is the sum total of the height of each charge part.
선반단탑의 단수의 상한이나 충전탑의 이론단수의 상한은, 관체 내부의 압력을 불필요하게 올리지 않는 것이나 설비 비용을 억제하는 점으로부터 선택된다. 선반단탑의 단수는 3 내지 7단이 보다 바람직하다. 충전탑의 이론단수는 1.5 내지 3.5단이 보다 바람직하다. The upper limit of the number of stages of the shelf column and the theoretical number of stages of the packed column are selected from the point which does not unnecessarily raise the pressure inside a pipe | tube, and suppresses installation cost. As for the stage of a shelf column tower, 3-7 stages are more preferable. As for the theoretical stage of a packed tower, 1.5-3.5 stage are more preferable.
본 발명에 있어서는, 상기 탑부의 중간부 이상의 위치에 액체 원료를 공급하는 액체 공급관이 접속된다. 여기서, 탑부의 중간부란 선반단 또는 충전부가 설치되어 있는 부분이며, 선반단탑에서는 가장 하측에 배치되어 있는 선반단의 하단에서 가장 상측에 설치되어 있는 선반단의 위단까지가 중간부이며, 충전탑에서는 가장 하측에 배치되어 있는 충전부의 하단에서 가장 상측에 설치되어 있는 충전부의 위단까지가 중간부이다. 또한, 「탑부의 중간부 이상의 위치」란, 중간부의 하단과 탑부의 정상부 사이의 위치이다. In this invention, the liquid supply pipe which supplies a liquid raw material to the position more than the intermediate part of the said tower part is connected. Here, the middle part of the top part is a part in which a shelf end or a charging part is provided, and in a shelf end tower, the middle part is a middle part from the lower end of the shelf end arrange | positioned at the lowermost to the upper end of the shelf end installed in the uppermost part. The middle part is from the lower end of the charging part arranged in the lowermost part to the upper end of the charging part provided in the uppermost part. In addition, "a position more than the middle part of a top part" is a position between the lower end of an intermediate part, and the top part of a top part.
액체 공급관의 접속 위치는 중간부의 위단과 정상부 사이의 위치(상부)가 바람직하다. 액체 공급관의 수는 1개여도 좋고, 또한 2개 이상이어도 좋다. 액체 공급관을 2개 이상 설치하면, 각 액체 공급관으로부터 각각 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 탑부에 공급할 수 있다. 액체 공급관에는 액체 공급량을 조절하는 조절 밸브가 설치되어 있어도 좋다. The connection position of the liquid supply pipe is preferably a position (upper) between the upper end and the upper end of the intermediate portion. The number of liquid supply pipes may be one, and may be two or more. When two or more liquid supply pipes are provided, the components used for the gas phase contact reaction with heat generation can be supplied from the respective liquid supply pipes to the tower. The control valve for adjusting the liquid supply amount may be provided in the liquid supply pipe.
탑부의 정상부에는 당해 탑부 내의 증기를 도출하는 증기 도출관이 접속되어 있다. 당해 증기 도출관의 다른 단은 기상 접촉 반응의 반응기에 접속되어 있고, 탑부 내의 증기를 상기 반응기에 공급할 수 있게 되어 있다. The top of the tower section is connected with a steam lead-out pipe for drawing steam in the tower section. The other end of the steam outlet pipe is connected to a reactor for gas phase contact reaction, and the steam in the column can be supplied to the reactor.
도 4 내지 5에 본 발명의 증발기의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 한편, 도 4 내지 5에 있어서, 도 1에 나타낸 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 4 to 5 show preferred embodiments of the evaporator of the present invention. In addition, in FIGS. 4-5, the component corresponding to the component shown in FIG. 1 is attached | subjected with the same code | symbol, and the detailed description is abbreviate | omitted.
도 4에 나타내는 증발기(41)는 증발부(42)와 탑부가 되는 선반단탑(43)을 구비하며, 선반단탑(43)의 정상부에는 증기 도출관(44)이 접속되어 있다. 증발부(42)는 도 1에 나타낸 구성의 증발부(11)의 구성에, 추가로 가열 기구로서 관체(12) 내에 열매체를 취입하는 매체 취입관(45)이 설치된 구성을 갖는다. 또한, 상기 증발부(42)에 있어서, 액체 배출관(13), 열매체 공급관(18), 열매체 취입관(45)에는 각각 액체 원료 배출량, 열매체 공급량, 열매체 취입량을 조절하는 조절 밸브(13a, 18a, 45a)가 설치되어 있다. The
선반단탑(43)은 관체(12)의 증기 취출구(도시하지 않음)에 부착되어 있다. 선반단탑(43) 내에는 복수의 트레이(43a)가 설치되어 있다. 선반단탑(43)의 중간부(도 4 중 M의 위치) 및 그 상부에는 각각 액체 공급관(46, 47)이 접속되어 있고, 각각 액체 원료 공급량을 조절하는 조절 밸브(46a, 47a)가 설치되어 있다. The
도 5에 나타내는 증발기(51)는 탑부가 충전탑(52)으로 구성되어 있다는 점에서 상기 증발기(41)와 다르다. 충전탑(52) 내에는 2개의 충전부(52a)가 설치되어 있다. 액체 공급관(53, 54)은 충전탑(52)의 중간부(도 4 중 M의 위치)보다도 상부에 접속되어 있고, 상기 액체 공급관(53, 54)에는 각각 액체 원료 공급량을 조절하는 조절 밸브(53a, 54a)가 설치되어 있다. The
본 발명의 증발기를 이용하여, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 포함하는 액체 원료의 일부를 증발시킬 때에, 취급하는 액체 원료의 성상으로부터 필요한 보조제류(중합 방지제나 소포제 등)를 사용하는 경우는, 본 발명의 증발기의 적절한 위치에 보조제류용의 공급 배관을 설치할 수 있다. 또한, 본 발명의 증발기에 있어서는, 각종 계측 제어용의 계량기 등의 부대 설비를 증발부, 탑부, 액체 공급관, 증기 도출관 등의 임의의 위치에 설치해도 좋다. When using a vaporizer of the present invention to evaporate a part of the liquid raw material containing two or more components used in the gas phase contact reaction with heat generation, necessary auxiliary agents (antipolymerization agent, antifoaming agent, etc.) from the properties of the liquid raw material to be handled ), A supply pipe for auxiliary drift can be provided at an appropriate position of the evaporator of the present invention. In addition, in the evaporator of this invention, you may provide auxiliary equipments, such as a meter for various measurement control, in arbitrary positions, such as an evaporation part, a tower part, a liquid supply pipe, and a vapor discharge pipe.
일반적으로, 2종 이상 함유하는 액체 원료를 증발시키는 경우, 그 대부분을 증발시키고, 일부의 고비점물(高沸点物)을 증발시키지 않는 증발 조작을 실시하는 경우가 있다. 이러한 증발 조작은 정밀한 증류 분리 조작을 필요로 하지 않기 때문에, 관체에 의한 소위 단증류에 의한 분리로 충분하다. 그러나, 기상 접촉 반응에 있어서는, 이미 설명한 바와 같이 단시간 주기에서의 원료 가스의 조성이나 공급량의 변동이 허용되지 않는다. 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 함유하는 액체 원료에 대하여, 일부를 증발시키고 일부를 증발시키지 않는 증발 조작을 실시하면, 종래의 증발관 방식의 증류기에서는 외부 혼란의 영향을 받기 쉬워, 단시간 주기에서의 증기 조성이나 증발량의 변동을 제어하는 것이 어렵다. Generally, when evaporating the liquid raw material containing 2 or more types, the evaporation operation | movement which does not evaporate most of the high boiling point thing may be performed. Since such evaporation operation does not require precise distillation separation operation, separation by so-called single distillation by a tube is sufficient. However, in the gas phase contact reaction, fluctuations in the composition and the supply amount of the source gas in a short time period are not allowed as described above. If a liquid raw material containing two or more components used in the gas phase contact reaction is evaporated, a part of which is evaporated and a part thereof is not evaporated, the conventional evaporator type distillation machine is susceptible to external disturbances, and thus is short-lived. It is difficult to control fluctuations in vapor composition or evaporation in the cycle.
이에 대하여, 본 발명의 증발기에 있어서는, 관체상에 탑부가 설치되고, 상기 탑부의 특정한 위치에 액체 공급관이 접속되어 있는 것에 의해, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 함유하는 액체 원료의 증발을 안정하게 실시할 수 있다. 이것은, 본 발명의 증발기를 이용하여 액체 원료의 일부를 증발시킬 때에, 탑부 내를 유하하는 액체 원료와 탑부 내를 상승하는 증기가 접촉하여 증류 기능이 작용하는 것에 의해, 증기 조성과 액체 조성이 근접하게 되어, 증기 조성의 변동이 완화되기 때문으로 생각된다. On the other hand, in the evaporator of this invention, a tower part is provided on a tubular body, and a liquid supply pipe is connected to the specific position of the said tower part, and contains two or more types of components used for the gas phase contact reaction with heat generation. Evaporation of a liquid raw material can be performed stably. When a part of liquid raw material is evaporated using the evaporator of this invention, a liquid raw material which flows down in a tower part, and the vapor | steam rising up in a tower part come into contact, and a distillation function acts, and a vapor composition and a liquid composition come close to each other. This is considered to be because the fluctuations in the vapor composition are alleviated.
따라서, 본 발명의 증발기는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분을 2종 이상 함유하는 액체 원료를 증발시키는 증발기로서 유용하며, 그중에서도, 액체 원료와 관체 내에 취입되는 열매체를 합친 성분의 조성에 있어서, 증발시키지 않는 실질적인 농도를 갖는 성분(비증발분) 중 가장 휘발도가 높은 성분의 휘발도 k1과, 증발시키는 실질적인 농도를 갖는 성분(증발 성분) 중 가장 휘발도가 낮은 성분의 휘발도 km과의 비(k1/km)가 1.5 이상인 액체 원료 및 관체 내에 취입되는 열매체를 이용하는 경우에 적합하다. Therefore, the evaporator of the present invention is useful as an evaporator for evaporating a liquid raw material containing two or more kinds of components used in the gas phase contact reaction, and among them, in the composition of a component in which the liquid raw material and the heat medium blown into the tube are combined, Volatilization k 1 of the highest volatility component (non-evaporation component) having a substantial concentration, and volatility k m of the lowest volatility component (evaporation component) having a substantial concentration of evaporation. It is suitable when a liquid raw material having a ratio (k 1 / k m ) of 1.5 or more and a heat medium blown into the tube body are used.
여기서, 실질적인 농도를 갖는다란, 증발 성분 중 또는 비증발 성분 중에 있어 그 농도를 관리할 필요가 있는 성분의 농도이며, 또한 적어도 분석 검출 한계 농도 이상의 농도인 것을 의미한다. 실질적인 농도를 갖는 증발 성분 중 가장 휘발성이 낮은 성분, 또는 실질적인 농도를 갖는 비증발 성분 중 가장 휘발성이 높은 성분을 한계 성분이라고 부른다. Here, having a substantial concentration means that it is the concentration of the component which needs to manage the density | concentration in an evaporation component or a non-evaporation component, and means that it is a density | concentration more than an analysis detection limit concentration at least. The least volatile component of the evaporating component having a substantial concentration, or the most volatile component of the non-evaporating component having a substantial concentration is called the limit component.
<증발 방법> <Evaporation method>
본 발명의 증발 방법은 상기 액체 원료의 일부를 증발시키는 증발 방법이고, 상기 액체 원료를 상기 본 발명의 증발기에 공급하는 공정을 갖는다. 상기 본 발명의 증발기에 액체 공급관으로부터 액체 원료를 공급하면, 상기 액체 원료는 우선 탑부의 중간부 이상의 위치에 도입되며, 탑부 내를 유하하여 탑부의 저부에서 증기 취출구를 통하여 관체에 도입된다. 그리고, 증발부에서 가열 기구에 의해, 상기 액체 원료의 일부가 증발하는 데 필요한 열량을 열매체를 통해서 공급받아 증발된다. 그리고, 관체 내의 증기는 증기 취출구를 통하여 탑부로 이동하며, 탑부 내를 상승하여 그 정상부에 접속된 증기 도출관으로부터 도출되어, 기상 접촉 반응의 반응기에 공급된다. 또한, 액체 원료 중, 증발시키지 않고서 남긴 성분은 액체 배출관으로부터 증발기 밖으로 배출된다. The evaporation method of the present invention is an evaporation method for evaporating a part of the liquid raw material, and has a step of supplying the liquid raw material to the evaporator of the present invention. When the liquid raw material is supplied from the liquid supply pipe to the evaporator of the present invention, the liquid raw material is first introduced into a position above the middle part of the column, and is introduced into the tube through the steam outlet through the vapor outlet at the bottom of the column. Then, the heating mechanism in the evaporation unit receives the amount of heat required to evaporate a portion of the liquid raw material through the heat medium and evaporates. The vapor in the tube moves to the tower through the steam outlet, is led up from the steam outlet pipe connected to the top of the tower, and supplied to the reactor for gas phase contact reaction. In addition, in the liquid raw material, the components left without evaporation are discharged out of the evaporator from the liquid discharge pipe.
본 발명의 증발 방법에 있어서는, 증발기로서 관체 내에 직접 열매체를 취입하는 열매체 취입관을 구비한 것을 이용하여, 당해 열매체 취입관로부터, 상기 열매체로서 상기 기상 접촉 반응에 사용되는 성분 또는 그 증기를 취입하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에서는, 반응기 내의 촉매층의 온도 상승을 억제하기 위해서, 또는 촉매의 선택성이나 수명을 향상시키기 위해서, 원료 가스 중에 희석제로서 물을 첨가하는 경우가 종종 있다. 이 경우, 상기 열매체로서 수증기를 이용하여, 희석제로서 필요한 양의 물 또는 수증기를 관체 내의 액체 원료에 직접 취입하는 것이 유효하다. In the evaporation method of this invention, the component used for the said gaseous-phase contact reaction as the said heat medium, or its vapor is blown from the said heat medium blowing pipe using the thing provided with the heat medium blowing pipe which blows a heat medium directly in a pipe | tube as an evaporator. It is preferable to perform a process. In the gas phase contact reaction with exothermic heat, water is often added as a diluent in the source gas in order to suppress the temperature rise of the catalyst layer in the reactor or to improve the selectivity and the life of the catalyst. In this case, it is effective to directly inject the required amount of water or water vapor into the liquid raw material in the tube by using water vapor as the heat medium.
이 때, 증발부의 가열 기구로서는, 열매체 취입관을 단독으로 사용할 수도 있고, 다른 가열 기구(다관식 열교환기, 외투, 트레이스 배관 등)를 병용할 수도 있다. 증발에 필요한 열량이, 취입되는 물 또는 수증기의 양보다 많은 경우는 다른 가열 기구, 특히 열교환기를 병용하는 것이 바람직하다. At this time, as a heating mechanism of the evaporation unit, a heat medium blowing pipe may be used alone, or other heating mechanisms (multi-tubular heat exchanger, envelope, trace piping, etc.) may be used in combination. When the amount of heat required for evaporation is larger than the amount of water or water vapor blown, it is preferable to use another heating mechanism, especially a heat exchanger.
본 발명의 증발 방법은, 특히 상술한 바와 같이, 액체 원료와 관체 내에 취입되는 열매체를 합친 성분의 조성에 있어서, 증발시키지 않는 실질적인 농도를 갖는 성분(비증발분) 중 가장 휘발도가 높은 성분의 휘발도 kl과 증발시키는 실질적인 농도를 갖는 성분(증발 성분) 중 가장 휘발도가 낮은 성분의 휘발도 km의 비(kl/km)가 1.5 이상인 액체 원료, 및 관체 내에 취입되는 열매체를 증발시키는 경우에 적합하다. 여기서, 「실질적인 농도를 갖는다」란, 상술한 바와 같다. As described above, the evaporation method of the present invention, in particular in the composition of the component that combines the liquid raw material and the heat medium blown into the tube, has the highest volatilization of the component (non-evaporation component) having a substantial concentration which does not evaporate. The liquid raw material having a ratio (k l / k m ) of the lowest volatility k m of the lowest volatility component (evaporation component) of the volatilization k l and the substantial concentration of evaporation (evaporation component), and the heat medium blown into the tube Suitable for evaporation. Here, "having a substantial concentration" is as described above.
n개의 성분으로 구성되는 액체 원료 및 관체에 취입되는 열매체를 합친 성분의 조성에 있어서, n개의 성분 중, 휘발성이 높은 순으로부터 제 1 성분, 제 2 성분, …, 제 n 성분으로 정의하면, 상기 액체 원료 및 관체에 취입되는 열매체를 구성하는 제 i 성분(i는 1 내지 n의 정수)의 휘발도 ki는 다음식 (1)로 정의된다. In the composition of the component which combined the liquid raw material which consists of n components, and the heat medium blown into a pipe | tube, 1st component, 2nd component,... When defined as the n-th component, the volatilization k i of the i-th component (i is an integer of 1 to n) constituting the liquid raw material and the heating medium blown into the tubular body is defined by the following formula (1).
ki=pi/xi……(1)k i = p i / x i . … (One)
상기 식 (1) 중, xi는 증발기 내액의 i 성분의 몰분율을 나타내고, pi는 xi와 평형에 있는 기체 중의 i 성분의 분압을 나타낸다. In said formula (1), x i shows the mole fraction of i component of an evaporator internal liquid, and p i shows the partial pressure of i component in the gas in equilibrium with x i .
n개의 성분 중, 제 1 성분에서 제 m 성분(m은 1 내지 n의 정수로 실질적인 농도를 갖는 성분)을 증발시켜 기상 접촉 반응에 사용하는 증발 성분으로 하고, 제 l 성분에서 제 n 성분(l은 1 내지 n의 정수로 실질적인 농도를 갖는 성분)을 비증발 성분이라고 하면, 증발 성분 중 가장 휘발도가 낮은 성분은 제 m 성분이며, 그 휘발도가 km이다. 또한, 비증발 성분 중 가장 휘발도가 높은 성분은 제 l 성분이며, 그 휘발도가 kl이다. 본 발명의 증발 방법은, 상기 kl과 km의 비(kl/km)가 1.5 이상인 액체 원료 및 관체 내에 취입되는 열매체를 증발시키는 경우에 적합하게 사용된다. Among the n components, the m component (m is a component having a substantial concentration at an integer of 1 to n) in the first component is evaporated to be an evaporation component used for the gas phase contact reaction, and the n component (l) in the first component is used. Is a non-evaporation component, the lowest volatilization component among the evaporation components is the mth component, and the volatility is k m . The highest volatilization component among the non-vaporization components is the first component, and the volatilization degree is k l . The evaporation method of the present invention is suitably used in the case of evaporating the liquid raw material and the heat medium blown into the tube having a ratio of k l and k m (k l / k m ) of 1.5 or more.
이와 같이, 양 한계 성분(제 m 성분과 제 l 성분)의 휘발도가 떨어져 있는 액체 원료 및 관체 내에 취입되는 열매체를 증발시키는 경우, 종래의 증발관 방식을 사용한 소위 단증류에 의한 증발에서는 관체 내의 액체 조성과 증기 조성이 대폭 다르고, 어떠한 외부 혼란이 들어가면 증발조성이 대폭 변동한다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 상기 본 발명의 증발기를 사용함으로써 그 탑부 내부에서의 증류 효과에 의해 액체 조성과 증기 조성이 근접하기 때문에 외부 혼란에 의한 조성 변동이 완화된다. Thus, when evaporating the liquid raw material and the heat medium blown into a pipe | tube with which the volatility of both limit components (the mth component and a 1st component) are separated, so-called single distillation using the conventional evaporation tube system in evaporation in a pipe | tube is carried out. The liquid composition and the vapor composition are significantly different, and any external disturbances cause the evaporation composition to fluctuate greatly. However, in the present invention, by using the evaporator of the present invention, the liquid composition and the vapor composition are close to each other due to the distillation effect inside the column, so that the variation in composition due to external confusion is alleviated.
본 발명의 증발 방법은, 추가로는 kl/km이 2 이상인 액체 원료의 증발에서 바람직하게 사용된다. 각 성분의 휘발도는 상술한 (1)식에 의해 구해진다. The evaporation method of the present invention is further preferably used for evaporation of a liquid raw material in which k l / k m is 2 or more. The volatilization degree of each component is calculated | required by Formula (1) mentioned above.
본 발명의 증발 방법에 의해 증발시킨 액체 원료를 이용하는 발열을 수반하는 기상 접촉 반응의 예로서, 전형적인 것에 제3급 뷰틸알콜 또는 (메트)아크롤레인과 산소와의 기상 접촉 반응(기상 접촉 산화 반응)이 있다. 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응에 의해, 메타크롤레인 또는 메타크릴산이 합성된다. 또한, 메타크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 메타크릴산이 합성된다. 또한, 아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 아크릴산이 합성된다. 본 발명의 증발 방법은, 특히 액체 원료로서 제3급 뷰틸알콜 또는 (메트)아크롤레인을 함유하는 것을 이용하고, 상기 열매체로서 수증기를 이용하는 경우에 적합하다. As an example of a gas phase contact reaction involving exothermic heat using a liquid raw material evaporated by the evaporation method of the present invention, a gas phase contact reaction of a tertiary butyl alcohol or (meth) acrolein with oxygen (a gas phase catalytic oxidation reaction) have. Methacrolein or methacrylic acid is synthesize | combined by the gas phase catalytic oxidation reaction of a tertiary butyl alcohol. In addition, methacrylic acid is synthesized by gas phase catalytic oxidation of methacrolein. In addition, acrylic acid is synthesized by vapor phase catalytic oxidation of acrolein. The evaporation method of the present invention is particularly suitable for the case of using water containing tertiary butyl alcohol or (meth) acrolein as the liquid raw material and using water vapor as the heat medium.
제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응의 원료 가스 조성의 대표적인 예는, 제3급 뷰틸알콜, 산소, 물이 각각 5%, 10%, 5%, 나머지가 질소 등의 불활성 가스(inert gas)인 것이다. 즉, 물은 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응에서는 직접 반응에 관여하지 않지만 반응 가스 희석 등의 효과가 있어, 원료 가스 중에 필요한 성분의 하나라고 말할 수 있다. Representative examples of the source gas composition of the gas phase catalytic oxidation of tertiary butyl alcohol include inert gases such as tertiary butyl alcohol, oxygen, and water of 5%, 10%, 5%, and nitrogen, respectively. It is That is, water is not involved in the direct reaction in the gas phase catalytic oxidation of tertiary butyl alcohol, but it has an effect such as dilution of the reaction gas and can be said to be one of the necessary components in the source gas.
한편, 제3급 뷰틸 알콜은 일반적으로 나프타 분해 제품의 하나인 아이소뷰텐 함유 탄소수 4의 유분으로부터, 또는 유동 접촉 분해 설비로부터의 아이소뷰텐 함유 탄소수 4의 부생 가스로부터 수화 반응에 의해 합성되며, 그 생성물 중에는 제3급 뷰틸알콜 외에 물, 아이소뷰텐의 다량체, 제2급 뷰틸알콜 등의 불순물이 포함된다. Tertiary butyl alcohol, on the other hand, is synthesized by a hydration reaction from an isobutene-containing carbon 4 fraction, which is one of the naphtha cracking products, or from a by-product gas of isobutene-containing carbon 4 from a fluid catalytic cracking plant, the product of which In addition to the tertiary butyl alcohol, impurities include water, a multimer of isobutene, and a secondary butyl alcohol.
상술한 바와 같이, 물은 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응의 원료 가스 중에는 필수적이기 때문에, 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응에 사용되는 액체 원료로서는, 보통 상기와 같이 하여 합성된 제3급 뷰틸알콜이 물의 분리를 실시하지 않고 그대로 사용된다. 즉, 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응에 이용하는 액체 원료는 보통 제3급 뷰틸알콜, 물, 아이소뷰텐의 다량체, 제2급 뷰틸알콜 등으로 이루어진다. 이 액체 원료 중에는 저농도이지만, 아이소뷰텐의 다량체나 제2급 뷰틸알콜, 수화 반응의 촉매에 기인하는 고비점물 등의 불순물이 포함되어 있다. 이들 불순물은 기상 접촉 산화 반응의 촉매나 제품 품질에 있어서 바람직하지 못하기 때문에, 증발기에서 증발시키지 않고 배출하는 것이 바람직하다. As mentioned above, since water is essential in the source gas of the gas phase catalytic oxidation reaction of tertiary butyl alcohol, as a liquid raw material used for the gas phase catalytic oxidation reaction of tertiary butyl alcohol, the synthetic | combination agent normally synthesized as mentioned above is mentioned. Tertiary butyl alcohol is used as is without water separation. That is, the liquid raw material used for the gas phase catalytic oxidation of tertiary butyl alcohol is usually composed of tertiary butyl alcohol, water, a multimer of isobutene, secondary butyl alcohol and the like. This liquid raw material contains a low concentration but contains impurities such as a multimer of isobutene, a secondary butyl alcohol, and a high boiling point caused by a catalyst of a hydration reaction. Since these impurities are undesirable in the catalyst or product quality of the gas phase catalytic oxidation reaction, it is preferable to discharge them without evaporating in an evaporator.
상기 액체 원료 중의 제3급 뷰틸알콜과 물의 함유 비율은 제3급 뷰틸알콜의 제조 공정에 따라 다르다. 제3급 뷰틸알콜의 기상 접촉 산화 반응에 적합한 목표 원료 가스 조성과 비교하여, 액체 원료 중의 수분이 많은 경우는, 증발기에서 물의 일부를 증발시키지 않고 분리한다. 반대로, 액체 원료 중의 수분이 적은 경우는, 증발기에서 액체 원료에 물을 가하거나, 또는 증발기로서 상기 열매체 취입 배관을 구비한 것을 이용하여, 당해 열매체 취입 배관으로부터 열매체로서 수증기를 관체 내에 직접 취입하여도 좋다. The content rate of the tertiary butyl alcohol and water in the said liquid raw material changes with the manufacturing process of a tertiary butyl alcohol. Compared with the target source gas composition suitable for the gas phase catalytic oxidation reaction of the tertiary butyl alcohol, when there is much moisture in the liquid raw material, part of the water is separated without evaporation in the evaporator. On the contrary, when there is little moisture in a liquid raw material, even if water is added to a liquid raw material in an evaporator, or water vapor is directly blown in a pipe | tube as a heat medium from the said heat medium blowing piping using the thing provided with the said heat medium blowing piping as an evaporator. good.
이 예에 있어서, 증발 성분 중, 실질 농도를 갖는 휘발도가 가장 낮은 성분은 물이며, 비증발 성분 중 실질적 농도를 갖는 휘발도가 가장 높은 성분은 제3급 뷰틸알콜이다. 그리고 액체 원료와 관체에서 취입되는 수증기의 양을 가한 조성에 있어서의 비휘발도는 2.5정도이며, 종래의 증발기에서는 외부 혼란에 의한 증기 조성의 변동이 크지만, 본 발명에 의하면 이러한 액체 원료를 안정하게 증발시킬 수 있다. In this example, among the evaporating components, the lowest volatile component having a real concentration is water, and the highest volatile component having a substantial concentration among the non-evaporating components is tertiary butyl alcohol. The non-volatile degree in the composition to which the amount of water vapor blown into the liquid raw material and the tube is added is about 2.5. In the conventional evaporator, the fluctuation of the vapor composition due to external confusion is large, but according to the present invention, the liquid raw material is stable. Can be evaporated.
(메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 (메트)아크릴산을 합성하는 프로세스의 경우도 이하에 나타낸 바와 같이 본 발명의 증발 방법을 사용하면 안정한 증발이 실시될 수 있다. In the case of the process of synthesizing (meth) acrylic acid by the gas phase catalytic oxidation reaction of (meth) acrolein, as shown below, a stable evaporation can be carried out using the evaporation method of the present invention.
(메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응의 원료 가스 조성의 대표적인 것은 (메트)아크롤레인, 산소, 물이 각각 5%, 10%, 10%인 것이다. 물은 (메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에서는 직접 반응에 관여하지 않지만 반응 가스 희석 등의 효과가 있어, 원료 가스 중에 필요한 성분의 하나라고 말할 수 있다. 한편, (메트)아크롤레인은 제3급 뷰틸알콜 및/또는 아이소뷰텐, 프로필렌과 산소의 기상 접촉 산화 반응에 의해 제조할 수 있지만, 그 반응 생성물 조성의 대표적인 것은, 아세톤 등의 저비점물(低沸点物)이 4%, (메트)아크롤레인이 86%, 물이 10%(이상 어느 것이나 몰%)인 것이다. Representative of the source gas composition of the gas phase catalytic oxidation reaction of (meth) acrolein is (meth) acrolein, oxygen, and water of 5%, 10%, and 10%, respectively. Water is not directly involved in the gas phase catalytic oxidation reaction of (meth) acrolein, but has an effect such as dilution of the reaction gas, and it can be said that water is one of the necessary components in the source gas. On the other hand, (meth) acrolein can be produced by the gas phase catalytic oxidation reaction of tertiary butyl alcohol and / or isobutene, propylene and oxygen, but a typical example of the reaction product composition is a low boiling point such as acetone. ) Is 4%, (meth) acrolein is 86%, and water is 10% (all moles in the above).
상술한 바와 같이, 물은 (메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응의 원료 가스 중에는 필수적이기 때문에, (메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 사용되는 액체 원료로서는, 보통 상기와 같이 (메트)아크롤레인 합성 반응에서 부생된 물이 그대로 사용된다. 또한, (메트)아크롤레인에는 소량이기는 하지만 인히비터나 중합물이 포함되어 있다. 즉, (메트)아크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 이용되는 액체 원료는, 보통 (메트)아크롤레인, 물, 아세톤 등의 저비점물 외에 소량이지만 인히비터나 중합물 등 고비점물이 포함되어 있기 때문에, 증발기에서 증발시키지 않고, 배출하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 안정한 증발이 실시될 수 있을 뿐만 아니라, 관체 내에 있어서의 (메트)아크롤레인 농도가 종래 사용되고 있는 증발관 방식의 경우와 비교하여 저농도가 되어, 주원료의 손실을 방지할 수 있고, 증발부에서의 중합물 발생이 억제되며, 안정 운전을 실시할 수 있는 등의 이점이 있다. As mentioned above, since water is essential in the source gas of the gas phase catalytic oxidation reaction of (meth) acrolein, as a liquid raw material used for the gas phase catalytic oxidation reaction of (meth) acrolein, the (meth) acrolein synthesis reaction is usually carried out as mentioned above. By-product water is used as is. In addition, (meth) acrolein contains an inhibitor or a polymer in small amount. That is, the liquid raw material used for the gas phase catalytic oxidation of (meth) acrolein is usually evaporated in an evaporator because a small amount of high boiling point such as an inhibitor or a polymer is contained in addition to the low boiling point such as (meth) acrolein, water and acetone. It is preferable to discharge, without letting it happen. As a result, not only stable evaporation can be carried out, but also the (meth) acrolein concentration in the tube is lower than that of the conventionally used evaporation tube system, and the loss of the main raw material can be prevented. There is an advantage that the generation of the polymerized product at is suppressed and stable operation can be performed.
상기 액체 원료 중의 (메트)아크롤레인에 대한 물의 비율은 산화 반응기에 공급하는 증기 중의 (메트)아크롤레인에 대한 물의 비율에 비해 낮다. 그 때문에, (메트)아크롤레인을 함유하는 액체 원료를 증발시킬 때에 본 발명의 증발기에서 당해 액체 원료에 물 및/또는 수증기를 가하면, 산화 반응기에 공급하는 증기 중의 (메트)아크롤레인에 대한 물의 비율을 용이하게 높일 수 있다. The ratio of water to (meth) acrolein in the liquid raw material is lower than the ratio of water to (meth) acrolein in the steam supplied to the oxidation reactor. Therefore, when water and / or steam are added to the liquid raw material in the evaporator of the present invention when evaporating the liquid raw material containing (meth) acrolein, the ratio of water to (meth) acrolein in the vapor supplied to the oxidation reactor is easily facilitated. Can be increased.
이 예에 있어서, 증발 성분 중, 실질적 농도를 갖는 휘발도가 가장 낮은 성분은 물이며, 비증발 성분 중 실질적 농도를 갖는 휘발도가 가장 높은 성분은 (메트)아크롤레인이다. 그리고 액체 원료와 관체에서 취입되는 수증기의 양을 가한 조성에 있어서의 비휘발도는 4 정도이며, 종래의 증발기에서는 증기 조성의 변동이 크지만, 본 발명에 의하면 이러한 액체 원료를 안정하게 증발시킬 수 있다. In this example, the lowest volatile component having a substantial concentration among the evaporating components is water, and the highest volatile component having a substantial concentration among the non-vaporizing components is (meth) acrolein. In addition, the non-volatile degree in the composition which added the amount of water vapor blown in a liquid raw material and a pipe | tube is about 4, The fluctuation of a vapor composition is large in the conventional evaporator, However, According to this invention, this liquid raw material can be evaporated stably. have.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다. Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
실시예 1 Example 1
제3급 뷰틸알콜과 산소에 의한 기상 접촉 산화 반응에 의해 메타크롤레인을 합성하는 프로세스에 있어서, 상기 반응을 하는 반응기에 공급하는 원료 가스를 도 4에 나타내는 구성의 증발기(41)를 이용하여 제조했다. In the process of synthesizing methacrolein by gas phase catalytic oxidation with tertiary butyl alcohol and oxygen, the raw material gas supplied to the reactor in which the reaction is carried out is produced using an
증발기(41)에 있어서, 열교환기(14)로서는 세로 형상의 다관식 열교환기를 이용하고, 가열은 써머싸이폰 방식(펌프(17)를 사용하지 않는다)으로 열매체로서 압력 0.3MPa의 수증기를 사용하여 실시했다. 선반단탑(43)으로서는, 5단의 둑이 없는 시브 트레이가 설치된 선반단탑을 사용했다. In the
상기 기상 접촉 산화 반응에 이용하는 액체 원료의 조성은, 제3급 뷰틸알콜, 물, 제2급 뷰틸알콜 등의 고비점물이 각각 60몰%, 39.9몰%, 0.1몰%였다. The composition of the liquid raw material used for the said vapor phase catalytic oxidation reaction was 60 mol%, 39.9 mol%, and 0.1 mol% of high boiling points, such as a tertiary butyl alcohol, water, and a secondary butyl alcohol, respectively.
증발 성분 중, 실질 농도를 갖는 휘발도가 가장 낮은 성분은 물이며, 비증발 성분 중 실질적 농도를 갖는 휘발도가 가장 높은 성분은 제3급 뷰틸알콜이다. 그 리고, 액체 원료와 관체에서 취입되는 수증기의 양을 가한 조성에 있어서의 비휘발도는 2.5정도였다. Among the evaporating components, the lowest volatile component having a real concentration is water, and the highest volatile component having a substantial concentration among the non-vapor components is tertiary butyl alcohol. In addition, the specific volatility in the composition added with the amount of water vapor blown from the liquid raw material and the tube was about 2.5.
상기 액체 원료를 증발기(41)의 액체 공급관(47)(최상단 트레이의 위)에 공급했다. 액체 원료에 대하여 20몰%의 수증기를, 열매체 취입관(45)으로부터 관체(12) 내에 직접 취입함과 동시에 열교환기(14)로 가열하여 액체 원료를 증발시키고, 그 증기를 선반단탑(43) 정상부의 증기 도출관(44)을 통해서 도출하여, 반응기에 공급했다. The liquid raw material was supplied to the liquid supply pipe 47 (above the uppermost tray) of the
공급한 액체 원료 중, 0.01몰%의 제3급 뷰틸알콜과 2몰%의 물은 증발시키지 않고 액체 배출관(13)에서 용액을 빼냈다. In the liquid raw material supplied, 0.01 mol% of tertiary butyl alcohol and 2 mol% of water were removed from the
액체 원료의 공급량, 원료 액체 중의 비증발 성분의 빼낸 액체량, 관체(12) 내에 취입되는 수증기량의 제어는, 증발기(41)에 계산기 제어시스템에 의한 유량 조절계를 설치하고, 오차 ± 0.5% 이내가 되도록 했다. 열매체로서 이용한 수증기의 취입량 및 가열량은 계산기 제어시스템에 의한 유량 조절계를 설치하여, 오차 ± 0.5% 이내가 되도록 했다. 한편, 이 수증기의 유량 제어의 설정치는, 관체(12) 내액면(內液面)에 의한 캐스캐이드 제어에 의해 완만히 설정 변경하는 제어시스템을 채용했다. For the control of the supply amount of the liquid raw material, the amount of liquid drawn out of the non-evaporation component in the raw material liquid, and the amount of water vapor blown into the
산화 반응 원료 증기를 공급하는 반응기는 내경 25mm, 길이 5m의 강관(반응관)을 이용한 다관식 반응기로, 반응관의 외부는 질산염을 순환하여 반응열을 제거하는 기구를 설치한 것이다. 반응관의 중심부의 촉매층으로는 공지된 몰리브덴-코발트-니켈의 산화물 촉매를 이용했다. 당해 반응기에는, 원료 가스의 흐름 방향의 온도 분포가 측정될 수 있도록 열전대(熱電對)를 설치했다. The reactor for supplying the oxidation reaction raw material steam is a multi-tube reactor using a steel pipe (reaction tube) having an inner diameter of 25 mm and a length of 5 m. The outside of the reaction tube is provided with a mechanism for circulating nitrate to remove the heat of reaction. As the catalyst layer in the center of the reaction tube, a known oxide catalyst of molybdenum-cobalt-nickel was used. The reactor was provided with a thermocouple so that the temperature distribution in the flow direction of the source gas can be measured.
증발기로부터 공급된 증기(원료 가스)의 조성(반응기 입구 조성)은 제3급 뷰틸알콜, 산소, 물이 각각 5, 10, 5(각 몰%), 나머지는 그 밖의 불활성 가스 성분 등 이었다. 촉매층 입구의 가스 온도는 295℃, 동 압력은 0.14MPa이었다.The composition (reactor inlet composition) of the vapor (raw material gas) supplied from the evaporator was 5, 10, 5 (mol%) of tertiary butyl alcohol, oxygen, and water, and the other inert gas components. The gas temperature at the inlet of the catalyst bed was 295 ° C., and the pressure was 0.14 MPa.
이렇게 하여, 증발기(41)로부터의 증기를 반응기에 공급하고, 기상 접촉 산화 반응을 하여, 메타크롤레인을 합성했다. In this way, the vapor from the
그 결과, 각 반응관의 촉매층의 최고 온도와 질산염의 온도 차는, 단시간에서의 편차가 보이지 않았고, 매우 안정한 상태가 유지될 수 있었다. 또한, 온도 분포를 측정한 100개의 반응관 사이의 차이도 작고, 평균치가 30±2로 양호한 상태를 유지했다. As a result, the deviation between the maximum temperature of the catalyst layer of each reaction tube and the nitrate temperature was not seen in a short time, and a very stable state could be maintained. Moreover, the difference between the 100 reaction tubes which measured the temperature distribution was also small, and the average value was 30 +/- 2 and maintained the favorable state.
비교예 1Comparative Example 1
선반단탑(41)이 설치되어 있지 않고, 액체 공급관(47)이 직접 관체(12)의 몸통부에 접속되며, 증기 도출관(44)이 관체(12)의 증기 취출구에 접속되어 있는 것 이외에는 실시예 1에서 이용한 증발기(41)와 같은 구성의 증발기를 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 메타크롤레인을 합성했다. The
그 결과, 각 반응관의 촉매층의 최고 온도와 질산염의 온도 차이는 단시간의 편차가 30±7℃로 크고, 안정한 상태가 유지될 수 없었다. 또한, 온도 분포를 측정한 100개의 반응관 중 5개의 반응관에서는, 촉매층의 최고 온도부와 질산염의 온도 차이가 45℃ 이상이 되어, 소위 폭주 반응상태가 되어 촉매가 활성을 잃었다. As a result, the temperature difference between the maximum temperature of the catalyst layer of each reaction tube and the nitrate was large, and the variation in the short time was 30 ± 7 ° C., and a stable state could not be maintained. In five reaction tubes among the 100 reaction tubes in which the temperature distribution was measured, the temperature difference between the highest temperature portion of the catalyst layer and the nitrate became 45 ° C. or higher, and the so-called runaway reaction state caused the catalyst to lose activity.
본 발명의 증발기 및 증발 방법에 의하면, 발열을 수반하는 기상 접촉 반응에 사용되는 성분의 2종 이상을 포함하는 액체 원료의 일부를 안정하게 증발시킬 수 있기 때문에, 단주기에서의 원료 가스의 공급량이나 가스 조성의 변동을 억제할 수 있다. According to the evaporator and the evaporation method of the present invention, since a part of the liquid raw material containing two or more of the components used in the gas phase contact reaction with heat generation can be evaporated stably, Fluctuations in gas composition can be suppressed.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007129038 | 2007-05-15 | ||
JPJP-P-2007-129038 | 2007-05-15 | ||
PCT/JP2008/058925 WO2008143126A1 (en) | 2007-05-15 | 2008-05-15 | Evaporation apparatus, method of evaporation and process for producing methacrolein or (meth)acrylic acid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100003305A true KR20100003305A (en) | 2010-01-07 |
KR101175841B1 KR101175841B1 (en) | 2012-08-24 |
Family
ID=40031834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020097024843A KR101175841B1 (en) | 2007-05-15 | 2008-05-15 | Process for producing methacrolein or methacrylic acid |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2158954A4 (en) |
JP (1) | JP5451071B2 (en) |
KR (1) | KR101175841B1 (en) |
CN (1) | CN101743045A (en) |
WO (1) | WO2008143126A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5919645B2 (en) * | 2011-05-10 | 2016-05-18 | 三菱レイヨン株式会社 | Raw material gas supply method, methacrolein or methacrylic acid production method |
EP3838363A1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-23 | BP Chemicals Limited | Separation process and apparatus |
EP3945086B1 (en) | 2020-07-30 | 2022-10-26 | Röhm GmbH | C-4 based method for preparing mma with recovery and recycling of methacrolein |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB577241A (en) * | 1941-12-17 | 1946-05-10 | Standard Oil Dev Co | An improved process for the purification of organic liquids by fractional distillation |
US4009083A (en) * | 1971-09-02 | 1977-02-22 | The Dow Chemical Company | Regeneration of liquid desiccants and acid gas absorbing liquid desiccants |
JPS547768B2 (en) * | 1973-01-06 | 1979-04-10 | ||
JPS50108208A (en) * | 1974-02-07 | 1975-08-26 | ||
DE3339051A1 (en) * | 1983-10-28 | 1985-05-09 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | METHOD FOR IMPROVED DISTILLATIVE WORKING UP OF GLYCERIN |
JPH0739745A (en) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | Seta Giken:Kk | Gas-liquid contacting apparatus |
US5527980A (en) * | 1994-02-24 | 1996-06-18 | Phillips Petroleum Company | Regeneration of hydrogen fluoride alkylation catalyst |
DE10115277A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-06-13 | Basf Ag | Continuous recovery of (meth)acrylic acid from oxidation reaction gas comprises absorbing in high boiling solvent and rectifying obtained solution at high temperature to reduce product loss as di(meth)acrylic acid |
JP2002316804A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Sumitomo Chem Co Ltd | Method for refining chlorine |
DE10300499A1 (en) * | 2003-01-08 | 2003-10-23 | Basf Ag | Distillative separation of (meth)acrylic monomer containing liquids in a distillation column comprises direct cooling in at least two separate spray zones arranged in series |
JP4019272B2 (en) * | 2003-03-05 | 2007-12-12 | 株式会社ササクラ | Method and apparatus for treating waste water containing low boiling point organic substances |
WO2005007609A1 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-27 | Basf Aktiengesellschaft | Thermal separation method for separating at least one (meth)acrylmonomer-enriched material flow |
RU2352379C2 (en) * | 2003-11-17 | 2009-04-20 | Мицубиси Кемикал Корпорейшн | Reservoir for easily polymerised compound |
JP2007129038A (en) | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Sony Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
-
2008
- 2008-05-15 JP JP2008528038A patent/JP5451071B2/en active Active
- 2008-05-15 EP EP08752785.9A patent/EP2158954A4/en not_active Withdrawn
- 2008-05-15 KR KR1020097024843A patent/KR101175841B1/en active IP Right Grant
- 2008-05-15 WO PCT/JP2008/058925 patent/WO2008143126A1/en active Application Filing
- 2008-05-15 CN CN200880024915A patent/CN101743045A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2008143126A1 (en) | 2010-08-05 |
EP2158954A4 (en) | 2015-09-02 |
WO2008143126A1 (en) | 2008-11-27 |
KR101175841B1 (en) | 2012-08-24 |
CN101743045A (en) | 2010-06-16 |
EP2158954A1 (en) | 2010-03-03 |
JP5451071B2 (en) | 2014-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5605921B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
US7319168B2 (en) | Process for producing aliphatic carboxylic acid | |
JP5605922B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
JP5512083B2 (en) | A method for controlling a reaction rate inside a reactor, a reaction apparatus, and a method for producing dimethyl ether. | |
KR101648653B1 (en) | Method for purifying acetonitrile | |
CZ305096A3 (en) | Process of continuous distillation separation of liquid mixtures containing (meth)acrylic acid as a main fraction | |
RU2732570C2 (en) | Control of ammoxidation reactor | |
KR101175841B1 (en) | Process for producing methacrolein or methacrylic acid | |
JP6762957B2 (en) | Production of tert-butyl ester of aliphatic carboxylic acid | |
JP5103282B2 (en) | Fluidized bed reactor and gas phase exothermic reaction method using the same | |
CN104519987A (en) | Catalytic reaction with reverse-flow regeneration | |
KR20180092986A (en) | Preparation of tert-butyl ester of ethylenically unsaturated carboxylic acid | |
JP5717280B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
JPH1180077A (en) | Production of methyl methacrylate | |
TWI453192B (en) | Method for production of aqueous (meth) acrylic acid | |
CN105980343B (en) | It is used to prepare the acrylic acid of biological source | |
JP7252192B2 (en) | Preheating and starting methods for the ammoxidation reaction | |
JP2004298768A (en) | Method for operating gas-phase reaction apparatus | |
CN101568514B (en) | Process for producing (meth)acrylic acid | |
JP5785728B2 (en) | Unsaturated nitrile distillation method and distillation apparatus, and unsaturated nitrile production method | |
US20190330137A1 (en) | Process for isolating pure tert-butyl (meth)acrylate from crude tert-butyl (meth)acrylate by distillation | |
NL2030511B1 (en) | Integrated process for the conversion of glycerol to acrylonitrile | |
JP5919645B2 (en) | Raw material gas supply method, methacrolein or methacrylic acid production method | |
US20230202960A1 (en) | Method for producing easily polymerizable compound |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150716 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160720 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170719 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180718 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190718 Year of fee payment: 8 |